Determinação dos parâmetros cinéticos para modelos matemáticos de crescimento celular, aplicados à levedura cervejeira s-04, considerando o efeito Crabtree

Abstract

Resumo : Considerando um bioprocesso qualquer, como a propagação de leveduras, sempre se espera controle sobre este, com valores e condições que se possa prever, quantificar e conduzir de forma a se esperar com segurança um resultado que é desejado, evitando erros. Para isso, este trabalho se propõe a: (a) determinar os parâmetros cinéticos do crescimento de levedura cervejeira de forma aeróbia e anaeróbia, em diferentes condições de substrato e inóculo, avaliando diferentes modelos baseados na equação de Monod, buscando um modelo que melhor descrevam este processo na realidade, com o maior ajuste entre os dados experimentais e os calculados, e (b) buscar um modelo que possa representar o efeito Crabtree. Com o estudo realizado, se chegou a um sistema de equações que integra o metabolismo da levedura de forma aeróbia e anaeróbia, com boa capacidade de predição (erro em MSE = 0,04563) para condições aeróbias que favoreceriam o efeito Crabtree, bem como também se chegou a uma modelagem satisfatória para o modo anaeróbio (erro em MSE = 0,05973) com um termo de inibição pelo substrato, além de se concluir que a equação de Monod apresenta capacidade de modelagem mais próxima da realidade quando adaptada conforme se faz necessário para o tipo de experimento e/ou forma de predição em que é conduzido.

Abstract : Considering any bioprocess, such as the propagation of yeasts, control over it is always expected, with values and conditions that can be predicted, quantified, and managed to safely expect a desired outcome, thus avoiding errors. For this, this work proposes to: (a) determine the kinetic parameters of brewer's yeast growth aerobically and anaerobically, under different substrate and inoculum conditions, evaluating different models based on the Monod equation, seeking a model that better describes this process in reality, with the greatest adjustment between experimental and calculated data, and (b) find a model that can represent the Crabtree effect. From the study conducted, a system of equations was reached that integrates the metabolism of the yeast aerobically and anaerobically, with good predictive capacity (error in MSE = 0.04563) for aerobic conditions that would favor the Crabtree effect, as well as satisfactory modeling for the anaerobic mode (error in MSE = 0.05973) with a substrate inhibition term, in addition to concluding that the Monod equation has a modeling capacity closer to reality when adapted as necessary for the type of experiment and/or form of prediction in which it is conducted.